NPL, Université de technologie et de graphologie Chalmers, ont démontré la stabilité à long terme de la puce Hall quantique de l'épigraphene, qui représente une étape clé pour permettre aux utilisateurs finaux de maintenir leurs propres normes de résistance

L'unité SI de résistance est réalisée au NPL à l'aide d'un dispositif à effet Hall quantique. Des recherches récentes sur les dispositifs au graphène ont permis de réaliser l'effet Hall quantique à la fois à des champs magnétiques plus faibles et à des températures plus élevées, tout en conservant une précision partielle par milliard. Les résultats détaillés sont publiés dans une édition récente de Métrologie .

NPL, en collaboration avec Oxford Instruments, développe un étalon primaire de table de résistance incorporant à la fois un dispositif à effet Hall quantique en graphène et un comparateur de courant cryogénique dans le même cryostat, afin de fournir un système compact et facile à utiliser pour les laboratoires de métrologie.

La collaboration à long terme entre NPL, Université de technologie et de graphologie Chalmers, a entraîné une grande avancée dans les échantillons de graphène. Le graphène épitaxié (épigraphene) a été cultivé sur du carbure de silicium et a de meilleures performances à des températures plus élevées et un champ magnétique inférieur qu'il n'était possible auparavant. En termes pratiques, il a également supprimé le processus difficile de réglage fin de la densité des porteurs et signifie que le système « de table » peut être réchauffé et refroidi et que le plateau reste là où il est défini sans intervention de l'utilisateur.

NPL, L'Université de technologie de Chalmers et l'institut national de métrologie de Suède (RISE) ont démontré la qualité métrologique et la stabilité de ces types d'appareils jusqu'à deux ans.

JT Jansen de NPL explique l'importance de ce travail :« L'une des aspirations de la métrologie quantique est de fournir des étalons primaires directement aux utilisateurs finaux. Le graphène épitaxié nous a permis de démontrer des chaînes de traçabilité beaucoup plus courtes et des mesures plus précises, avec un équipement plus précis et compact. Il s'agit d'un changement radical de capacité et d'un développement passionnant."

Sergey Kubatkin de l'Université de technologie Chalmers explique plus :"Avec les nouvelles définitions de certaines unités au sein du Système international d'unités (SI) entrant en vigueur depuis le 20 mai 2019, les dispositifs Hall quantique à base d'épigraphene sont utilisés pour diffuser non seulement les unités électriques, mais aussi d'autres normes reposant sur des mesures électriques, comme l'unité de masse, le kilogramme."

Amer Ali, Le PDG de Graphensic résume le développement :« Nous avons été confrontés à de sérieux défis dans tous les aspects de la fabrication de ces appareils pour atteindre le niveau auquel nous sommes aujourd'hui, être en mesure de proposer des dispositifs commerciaux pour des produits fonctionnant dans des applications réelles."

Ziad Melhem, Le directeur stratégique du développement commercial d'Oxford Instruments NanoScience a déclaré :« Il s'agit d'une réalisation passionnante des partenaires pour démontrer l'utilisation réussie du matériau graphène pour permettre une nouvelle solution commerciale innovante et clé en main dans un système de mesure standard quantique compact et de table pour la résistance. »